雷達事件檢測系統在高速公路上的應用

馬品成 謝金華

雷達事件檢測系統能夠對交通狀況進行高效、及時、準確、經濟環保的自動檢測和預警，成為了當今道路交通運輸業，特別是高速公路運營管理的重要手段。文章對雷達事件檢測系統在高速公路運營管理中的重要作用進行探討。

高速公路;交通檢測技術;雷達事件檢測系統;應用

0?引言

隨著我國經濟社會日新月異的發展，我國人均汽車保有量不斷增多，同時高速公路運營里程也在不斷增加，高速公路成為人們重要的道路交通方式。由于各種因素的綜合作用，高速公路道路運營環境變得越來越復雜，伴隨著車流的增加，高速公路上交通事件也頻頻增多。怎樣提高高速公路交通事件的監測效率，成為了高速公路運營管理人員迫切需要關注的主要問題。

1?交通事件檢測技術的發展

事件檢測一般有人工檢測和自動檢測兩種。伴隨高速公路迅速發展，交通事件自動檢測技術得到了迅速發展。智能交通系統在20世紀80年代被廣泛提出，并在短時間內得到了迅速發展，雷達事件檢測技術作為智能交通監測系統的重要組成部分，在高速公路運營管理中的應用得到快速發展。

當前智能交通監測已經成為交通事件檢測的主要方式，目前國內外常用的幾種智能交通事件監測技術主要有環形線圈、微波、紅外線視頻、數字視頻等。其中環形線圈檢測技術應用較早，發展較為成熟，被廣泛應用于車流統計、車型識別、交通占有率統計等數據收集，因其檢測精確度高、工作穩定，在市場上獲得了較高的占有率。相較于環形線圈檢測，各種視頻監測技術能夠快速有效地檢測到行人事件、拋灑物事件、停車事件等更復雜的道路交通突發情況，在一定程度上滿足了高速公路運營管理中對監測事件、救援指揮、防災調控、應急處理、分流調度、信息發布、視頻監控等方面的使用要求。但是視頻事件檢測系統對道路環境（特別是能見度）的依賴程度較高，存在一些無法克服的缺陷，而高速公路運營環境復雜，大霧、大風、強光、霧霾、沙塵、昆蟲覆蓋、夜間能見度下降的問題都給視頻事件監測系統帶來了很大的影響。怎樣降低外界環境因素對交通事件檢測技術的影響，已經成為了道路運營管理研究的關鍵。雷達事件檢測系統具有受環境因素影響小、抗干擾能力強、檢測精度高、安裝簡便等優點，能夠滿足高速公路復雜的路況事件檢測的需求（見圖1），給交通事件的監測提供了新的手段。

2?雷達事件檢測系統的應用

2.1?應用環境和應用原因

雷達系統通過電磁波發射和接收反射波的信號，獲得位置、速度等信息，實時準確地檢測車輛、行人、墜落物、動物的反射信號，實時分析收集到的數據后得出結果，判斷是何種交通事件。因此，與其他事件檢測技術不同，雷達檢測技術受外界環境變化的影響小，不受天氣和亮度等客觀環境變化的影響，同時探測距離較遠，工作效率高，即使在環境較復雜的隧道內部，其檢測準確率和可靠性也很高，能夠保證極低的誤警率。

雷達事件檢測系統具備設備故障自檢測自報警功能，可以針對系統各部件死機、系統過熱、采集卡故障等事件做出恰當的處理，保證系統在出現意外情況時實現最大限度的可用性;或者在極端的情況下保證系統設備不損壞，方便維護設計，一般的故障處理可以不使用工具就能完成。設備主動進行故障檢測，檢測到故障后自動向后端發送，以便系統及時獲得采集設備的運行狀態。系統具備故障自檢功能，故障信息在本地提示的同時，可將故障報警信息發送到中心服務器。

2.2?應用方案

雷達事件檢測系統在運行的過程中能夠實現360°持續掃描監測周圍事件信息并實時上傳，同時能夠很好地與管理平臺軟件、多功能分析軟件等兼容。雷達事件檢測系統通過平臺控制系統，控制雷達傳感器不斷掃描監測范圍內的路況信息，分析軟件系統負責實時翻譯雷達監測到的現場路況信息來檢測交通事件。根據設定的相關規則設置智能報警功能，對不同交通事件進行遠程報警。雷達檢測系統既可以單個檢測單元單獨工作，也可以實現多個檢測單元協同線面結合大范圍監測，實現各種復雜交通環境的覆蓋檢測。雷達檢測設備可以安裝于道路的各個位置，包括路側立桿、道路中間龍門架、隧道側壁、橋梁架等位置，占用空間小、安裝快捷方便，能夠根據不同場合需要優化設備的使用數量和使用效率，降低使用成本。

在雷達事件檢測系統檢測到道路交通事件觸發報警的同時，雷達檢測系統能夠自動調控雷達參數、調整雷達頻率以及收集所有雷達接收到的原始數據，對其進行分析處理以后，將結果通過網口傳送給現場控制器。現場控制器會根據雷達控制器傳送過來的信號，進行匯總處理，同時進行空間坐標轉換，將雷達信號與高清攝像機聯系起來，實現雷達與攝像機聯動以及與系統信息融合。同時通過光纖網絡將融合的結果傳送給監控中心服務器，供監控人員核查事件的詳細信息（見圖2）。結合多功能分析軟件系統設定的規則和算法，參照真人對交通事件的評估辦法，觸發其他智能環境監測系統傳感器進行工作，協同應急救援系統做出應急預案，在獲得授權的情況下指導緊急救援，提高道路管理部門的工作效率，降低交通事故的發生概率，挽回司乘人員的生命財產損失。

2.3?安裝要求

根據微波工作的原理，應側向安裝雷達檢測器檢測每個車道的交通事件、行人事件、拋灑物、車輛平均速度等信息，而且需要考慮檢測的車道數和立柱位置的因素。為了降低大型車完全遮擋的情況，檢測器的安裝高度應盡量高，如高于地面6 m。雷達檢測器的安裝立柱需設置在第一探測區外，后置距離（就是距離最近一條需要探測的車道的距離）要能保證波束的投影可以覆蓋所有需要檢測的車道，同時保證投影與檢測道路近似平行。根據雷達檢測器需要檢測的車道數選擇合適的安裝高度和合理的后置距離，可以確保更好地收到車輛側面的反射信號（見下頁圖3）。在彎曲的隧道里，其監測能力會受到一定的限制，所以在安裝的過程中必須全面計算安裝所需要的雷達檢測器個數和安裝的距離。如果僅僅監控普通道路應當安裝在距離地面2 m的地方;如果需要監測多個車道，則需要安裝在4～5 m的高度;當需要監測整體的道路布局時，雷達可以安裝在距離路面8 m的高度。

雷達事件檢測系統的安裝必須考慮防雷措施，系統安裝必須設置良好的防雷接地。建議電源設置多重防雷措施，如模塊防雷、空氣開關、防浪涌插排、開關電源器件防雷等。同時，需要保證穩定可靠的數據通訊鏈路系統，構建綜合信息處理控制子系統和各個監測站點數據、中心服務器鏈路的聯通。

2.4?軟件系統

管理平臺軟件用于控制雷達事件檢測系統的具體工作，包括探測器掃描、接收數據、事件追蹤控制、設備自檢、觸發視頻監控協同工作等。通過多功能分析軟件用于實時翻譯、分析雷達檢測系統檢測到的路況信息，將檢測信息和被處理的對象進行各種運算，分析事件位置、方向、速度、形狀和運動軌跡等。

當交通事件發生時，雷達檢測系統會對具體事件發生的地點及相關物體進行及時監測，通過多功能分析軟件將檢測信號進行實時分析處理，并且將事件信息及時傳達到管理平臺，通過管理平臺調用視頻監控系統監視事件發生區域的實時路況信息，同時根據設定的業務規則進行事件報警，觸發應急指揮系統生成應急預案，輔助管理人員進行應急處置。

3?雷達事件檢測系統的監測應用

雷達事件檢測系統能夠實現多車道覆蓋、硬路肩、隧道和橋梁的自動監測。

多車道覆蓋監測主要應用于機動車多車道的監測，在中央路線上設置一個監測系統對路況進行實時的在線監測，通過對有效區域的監測集中顯示事件發生的地段和該地段的路況信息。

硬路肩監測系統主要是監測事件發生區域和事件車輛，忽略其他車道的緩行車輛。當路面開闊或道路容量增加時可以用此系統檢查路面的運行狀況，同時實現多個車道的全方位覆蓋。

隧道自動監測系統主要是監測隧道內的交通狀況，包括運行車輛、行人和交通事故等。雷達檢測視野的線性特點會直接影響雷達的檢測質量，為了得到最佳的檢測效果，必須要將雷達安裝在隧洞弧線的外切線位置，同時按照隧道彎曲度合理配置足夠的檢測雷達，才能實現對隧道路況的全面覆蓋監測。

4?結語

越來越復雜的高速公路道路交通環境，難免會引起各種交通事件，甚至引起交通事故、交通擁堵等問題，直接或間接地影響廣大司乘人員的財產安全和人身安全。如果能夠對交通事件進行準確的檢測、預判，將能夠預防和減少交通事件、交通事故的發生。如果交通事件引起了交通事故的發生，則能夠及時、準確檢測到，并采取有效的應急措施，也可以避免二次事故的發生。對交通事故及時檢測并采取緊急救援，可將事故傷亡率降到最低。對于路況的實時監測，采取有效的交通管理和疏導，還能夠有效地減少交通事件發生的幾率。未來雷達事件檢測系統可以充分發揮其性能優勢，在我國高速公路運營管理當中大有可為。

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